An organic semiconductor/metal Schottky heterojunction based direct current triboelectric nanogenerator windmill for wind energy harvesting

摩擦电效应 纳米发生器 材料科学 佩多:嘘 风车 异质结 风力发电 光电子学 直流电 纳米技术 电气工程 图层(电子) 电压 复合材料 工程类 压电
作者
Zhong yuan You,Xin Wang,Fuqi Lu,Shuting Wang,Bingxi Hu,Lian Li,Wei‐Hai Fang,Ying Liu
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:109: 108302-108302 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2023.108302
摘要

In this work, we design and fabricate a miniature direct current (DC) windmill generator based on dynamic semiconductor/metal Schottky triboelectric nanogenerators (TENGs), demonstrating a novel way for DC electrical power generation by harvesting wind energy. The semiconducting Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) film and metallic Al foil are designed as the positive-negative friction pair in the DC-TENG, and the softness as well as workability of the friction materials provides excellent flexibility for the design and tailor of a windmill DC-TENG. We systematically studied the effect factors on the output performance of the device, including wind speed, external load, and dimensions of the friction layers. Our device achieves an optimal output performance with a maximum open-circuit voltage (Voc) of 0.6 V and a maximum short-circuit current (Isc) of 3.6 μA at the wind speed of 7 m/s for the friction layer area at 2.5 cm2. To improve the wear resistance of the devices, we introduce a few lubricating materials at the PEDOT:PSS /Al interface and Polyalphaolefin 4 (PAO 4) can improve both the abrasiveness as well as the Voc and Isc. Our work presents a possible strategy for fabricating miniature windmill DC-TENG and provides a potential supplemental for the traditional electrical magnet windmill with heavy equipment.

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